粤教版 (2019)必修 第一册第六节 共点力的平衡条件及其应用课前预习ppt课件

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知识点一　共点力的平衡1．如果几个力作用在物体的同一点上，或几个力的作用线相交于同一点，这几个力就是共点力．2．共点力的平衡．(1)物体处于静止或者保持匀速直线运动的状态叫平衡状态．(2)物体如果受到共点力作用且处于平衡状态，就叫共点力的平衡．(3)为了使物体保持平衡状态，作用在物体上的力所必须满足的条件，叫共点力的平衡条件．
小试身手1．下列物体处于平衡状态的是(　　)A．以恒定速度高速直线行驶的列车B．发射升空的运载火箭C．运动员投出的篮球D．启动中的汽车2．物体受到三个共点力的作用，能平衡的是(　　)A．3 N，5 N，9 N　　　B．1 N，7 N，6 NC．2 N，17 N，30 N D．100 N，50 N，200 N
探究一　对物体平衡的理解1．共点力平衡的条件．
2．平衡条件的推论．(1)二力平衡：若物体在两个力作用下处于平衡状态，则这两个力一定等大、反向．(2)三力平衡：若物体在三个共点力作用下处于平衡状态，则任意两个力的合力与第三个力等大、反向．(3)多力平衡：若物体在n个共点力作用下处于平衡状态，则其中任意一个力必定与另外(n－1)个力的合力等大、反向．
【典例1】　沿光滑的墙壁用网兜把一个足球挂在A点(图甲)，足球的重力为G，网兜的质量不计，足球与墙壁的接触点为B，悬绳与墙壁的夹角为α，求悬绳对球的拉力F2和墙壁对球的支持力F1.核心点拨：重力的作用点在球心O点，支持力F1沿球的半径方向，G和F1的作用线必交于O点，用平行四边形定则求出它们的合力F，这时足球和网兜相当于受到两个力(F和F2)，由二力平衡条件可判定F2的作用线也必过O点，即原来的三个力是共点力．
求解平衡问题的一般步骤
1．如图所示，用三根等长的轻质细链悬拉花盆(花盆与墙壁未接触)，连接处间距相等．已知花盆的重力为G，每根轻质细链和竖直方向都成30°角，则每根轻质细链对花盆的拉力大小为(　　)
2．如图所示，光滑斜面的倾角θ＝37°，用一竖直方向的光滑挡板将球挡在斜面上，已知球重100 N.
(1)在图中作出小球受力的示意图；(2)求出斜面及挡板对球弹力的大小(sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8)．
探究二　整体法和隔离法的应用方法概述．
【典例2】　如图所示，水平桌面上固定一个竖直挡板，现将一个球体A与斜面体B叠放在一起，用水平外力F缓缓向左推动B，使A缓慢升高．设各接触面均光滑，则该过程中(　　)
A．A和B均受三个力作用B．B对桌面的压力越来越大C．A对B的压力越来越大D．A对挡板的压力大小保持不变核心点拨：将A、B作为一个整体，A、B之间弹力为内力，挡板对A的作用力、地面对B的支持力均是外力．
解析：A受重力、挡板的弹力和B的支持力三个力作用，B受到重力、A的压力、地面的支持力和推力F四个力作用，故A错误．当B向左移动时，B对A的支持力和挡板对A的弹力方向均不变，根据平衡条件知，这两个力大小保持不变，则A对B和挡板的压力也保持不变．对整体分析受力如图所示，桌面对整体的支持力N＝G总，保持不变，则B对桌面的压力不变，故B、C错误，D正确．
受力分析的两点注意(1)对整体进行受力分析时，组成整体的几个物体间的作用力为内力，不能在受力分析图中出现．(2)当把某一物体单独隔离分析时，原来的内力变成外力，要在受力分析图中画出．
3．挂灯笼的习俗起源于1800多年前的西汉时期，已成为中国人喜庆的象征．如图所示，由五根等长的轻质细绳悬挂起四个质量相等的灯笼，中间的细绳是水平的，另外四根细绳与水平面所成的角分别θ1和θ2.设悬挂端绳子的拉力大小为F1，水平段绳子的拉力大小为F2，灯笼的质量为m，下列关系式中正确的是(　　)
4.如图所示，甲、乙两个小球的质量均为m，两球间用细线连接，甲球用细线悬挂在天花板上．现分别用大小相等的力F水平向左、向右拉两球，平衡时细线都被拉紧．则平衡时两球的可能位置是下列选项中的(　　)　　　　A　　　　　B　　　　　C　　　　D
解析：用整体法分析，把两个小球看作一个整体，此整体受到的外力为竖直向下的重力2mg、水平向左的力F(甲受到的)、水平向右的力F(乙受到的)和细线1的拉力，两水平力相互平衡，故细线1的拉力一定与重力2mg等大反向，即细线1一定竖直；再用隔离法，分析乙球受力的情况，乙球受到向下的重力mg、水平向右的拉力F、细线2的拉力F2.要使得乙球受力平衡，细线2必须向右倾斜．故A正确．
探究三　动态平衡所谓动态平衡问题是指通过控制某些物理量，使物体的状态发生缓慢的变化，而在这个过程中物体又始终处于一系列的平衡状态中．解决动态平衡问题的思路是：①明确研究对象；②对物体进行正确的受力分析；③观察物体受力情况，认清哪些力是保持不变的，哪些力是改变的；④选取恰当的方法解决问题．根据受力分析的结果，我们归纳出解决动态平衡问题的三种常用方法，分别是“图解法”“相似三角形法”和“正交分解法”．
1．图解法．在同一图中做出物体在不同平衡状态下的力的矢量图，画出力的平行四边形或平移成矢量三角形，由动态力的平行四边形(或三角形)的各边长度的变化确定力的大小及方向的变化情况．适用题型：(1)物体受三个力(或可等效为三个力)作用，三个力方向都不变，其中一个力大小改变．(2)物体受三个力(或可等效为三个力)作用，一个力是恒力(通常是重力)，其余两个力中一个方向不变，另一个方向改变．(3)物体受三个力(或可等效为三个力)作用，一个力是恒力，其余两个力方向都改变．
2．相似三角形法．画出力的矢量三角形，找力学三角形与几何三角形相似，利用各对应边成比例的关系，确定力的大小变化情况．适用题型：物体受三个力(或可等效为三个力)作用，一个力是恒力，其余两个力方向都改变．(通常问题较复杂)3．正交分解法．利用正交分解建立坐标系，将变力按选定的方向进行分解，则有ΣFx＝0，ΣFy＝0.要抓住不变量，通过角度变化导致三角函数变化，从而进行判断．注意选择合适的坐标系，一般应遵循的原则是：不在坐标轴上的力越少越好，各力与坐标轴的夹角是特殊角为好．适用题型：物体受多个共点力作用(多力平衡)．
【典例3】　(多选)如图，用OA 、OB两根轻绳将花盆悬于两竖直墙之间，开始时OB绳水平．现保持O点位置不变，改变OB的绳长使绳的右端由B点缓慢上移至 B′点，此时OB′与OA之间的夹角小于90°.设此过程OA、OB绳的拉力分别为FOA、FOB，则下列说法正确的是(　　)A．FOA一直减小　　　　B．FOA一直增大C．FOB一直减小 D．FOB先减小后增大
解析：对花盆进行受力分析，如图甲；将三个力构建成封闭三角形矢量和，如图乙；根据FOB的变化，做出不同状态的三角形，如图丙，根据各边长的变化，FOB先减小，后增加，当FOB与FOA垂直时，FOB取最小值，FOA一直减小，故A、D正确．
分析动态平衡问题的技巧
5．如图所示，一小球放置在木板与竖直墙面之间；设墙面对球的支持力大小为FN1，球对木板的压力大小为FN2；以木板与墙的连接处为轴，将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置．不计摩擦，在此过程中(　　)A．FN1始终减小，FN2始终增大B．FN1始终减小，FN2始终减小C．FN1先增大后减小，FN2始终减小D．FN1先增大后减小，FN2先减小后增大
6.如图所示，光滑半球的半径为R，有一质量为m的小球(球可视为质点)用一细线挂靠在半球上，细线上端通过一个定滑轮，在用力将小球缓慢往上拉的过程中，细线对小球的拉力F大小和小球紧压球面的力F2大小变化情况是(　　)A．两者都变小 B．两者都变大C．F变小，F2不变 D．F不变，F2变小
解析：在小球往上移动的过程中，小球所受的重力不变，拉力F与重力的分力F1大小相等、方向相反，并且随着小球上移，F1与F2的方向均发生变化，此时力的平行四边形的形状变化规律不直观，力随角度变化的关系也难建立．而此处所求的力的变化关系是由于OA段细线缩短引起的，因此可建立与OA线段长度之间的变化关系．设OA段